CN105221602A - 一种可消除热膨胀压力的多筒式磁流变离合器 - Google Patents

Abstract

本发明属于离合器类，其特征在于：一根输入轴和一根输出轴，三个输入筒和两个输出筒，内置式励磁线圈，动力由发动机驱动输入轴，输入筒与输入轴相连；输出轴与输出筒相连。输入筒与输出筒之间有连通的间隙，间隙中充满磁流变液。通过导电滑环来为内置式励磁线圈输入电流，通过输入电流的大小来控制线圈产生不同大小的磁场，从而控制离合器的分离、滑磨和接合。输入轴中间孔内有一螺栓，用于轴承轴向定位。采用了一个活塞和簧片组合，用来消除温度变化导致磁流变液膨胀或收缩带来的不利影响。本发明具有能传递大扭矩、可以在高转速下工作、结构简单、控制灵敏、反应迅速，采用新型能量传递方式的特点，设计独特实用。

Description

一种可消除热膨胀压力的多筒式磁流变离合器

技术领域

本发明属于离合器类，具体是一种可消除热膨胀压力的多筒式磁流变离合器。

背景技术

离合器是主、从动部分在同轴线上传递动力或运动时，具有接合或分离功能的装置，其离合作用可以靠嵌合、摩擦等方式来实现。按离合动作的过程可分为操纵式(如机械式、电磁式、液压式、气压式)和自控式(如超越式、离心式、安全式)。离合器可以实现机械的启动、停车、齿轮箱的速度变换、传动轴间在运动中的同步和相互超越、机器的过载安全保护、防止从动轴的逆转、控制传动转矩的大小以及满足接合时间等要求。

磁流变离合器是一种采用不同工作原理的全新的传动装置。主要由励磁线圈、磁流变液、电源、主动和从动部件等结构组成。磁流变液的表观粘度在一定的外加磁场作用下，可以在极短时间内快速增大到两个数量级以上，从自由流动的液体转变为类固体，剪切屈服强度也瞬时陡增；若撤去外加磁场，磁流变液又能够快速地恢复到原来的自由流体状态。通过调节线圈中电流的大小来改变磁流变液工作区的磁感应强度，实现对磁流变液的粘度、屈服应力等流变性能的调节，进而控制磁流变离合器实现分离、滑磨和接合功能。磁流变离合器具有结构简单、能耗低、噪声小、可控性好等优点。磁流变离合器主要有三种结构型式：圆盘式、圆柱式和圆筒式。

发明内容

本发明的目的是针对现有筒式磁流变离合器所具有的优点和存在的问题，从结构设计和磁流变性能入手，提供一个能传递较大转矩、结构简单、控制方便、可以在高转速下工作的多筒式磁流变离合器。

本发明是通过下列技术方案实现的：

一种可消除热膨胀压力的多筒式磁流变离合器，其特征在于：包括一根输入轴和一根输出轴，三个输入筒和两个输出筒，内置式励磁线圈，动力由发动机驱动输入轴，输入筒与输入轴固连；输出筒与输出轴固连。输入筒与输出筒之间的间隙中充满磁流变液。通过导电滑环来为内置式励磁线圈输入电流，通过改变输入电流的大小控制励磁线圈产生磁场的强度和磁流变液工作区磁感应强度，使磁流变液剪切屈服强度发生改变，从而控制主、从动边扭矩的传递，实现离合器的接合、滑磨与分离功能。

本发明采用了一个活塞和簧片组合，在活塞与输出轴之间利用多个均布簧片组进行连接，在工作过程中，由于磁流变液剪切滑磨和线圈通电而发热，温度变化会导致磁流变液膨胀或收缩，因此推动活塞轴向运动并消除影响。

本发明中，内置式励磁线圈通电产生磁场使得间隙中的磁流变液产生一定的剪切应力，从而让动力在输入筒和输出筒之间得到传递。

本发明通过优化设计，使输入、输出筒的长度和半径以及壁厚选取最佳值，从而使整个离合器能传递最大的转矩。

有益效果

多圆筒式磁流变离合器结构简单，工作间隙为水平方向，磁流变液分布较为均匀，受离心力影响较小，可控性好，可用于高速旋转设备中，通过增加圆筒数量增多磁流变液工作面数，从而达到传递大扭矩的目的。同时所设计的活塞可以消除由于工作温度变化使磁流变液膨胀或收缩导致密封失效问题。

附图说明

图1为本发明实施结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，一种可消除热膨胀压力的多筒式磁流变离合器，其特征在于：动力由发动机驱动输入轴1，三个输入筒6、7、8通过焊接等方式与输入轴1固连，两个输出筒11、12通过焊接等方式与中间盘14固连，中间盘14通过焊接等方式与输出轴外毂13和输出轴22固连，三个输入筒6、7、8和两个输出筒11、12同轴间隔放置，之间间隙内充满磁流变液；励磁线圈16布置在工作区侧面，利用两组螺栓15、18将端盖17与输出轴外毂13和输出轴22连接在一起；导电滑环21外圈与机体固定，导线与控制电源连接，内圈通过顶丝与输出轴连接并一起转动，导线与励磁线圈漆包线连接，从而将控制电流通过导电滑环21输入到励磁线圈16中，保证离合器在高速旋转时控制电流的稳定和连续。

本发明采用了一个活塞3和簧片组合24，用来消除由于温度变化导致磁流变液膨胀和收缩带来的不利影响。在工作过程中，离合器会由于磁流变液剪切滑磨和线圈通电而发热，并使磁流变液膨胀，从而推动活塞3运动，在活塞后放置有多个簧片24，把热能转化为弹性势能；当温度降低后，活塞在簧片作用下恢复原位。

结构中输入轴1、中间盘14和端盖5均用绝磁(隔磁)材料(如不锈钢等)，输入筒(6，7，8)、输出筒(11，12)、输出轴外毂13、端盖17和输出轴22均用高导磁材料，保证磁力线最大限度穿过磁流变液工作区，使其具有最大磁场强度。

导电滑环中不通入电流时，离合器处于分离状态。由于没有磁场作用，这个时候筒间隙内的磁流变液处于自由流体状态，不传递动力。

导电滑环通电时，离合器处于滑磨或接合状态。通入电流的大小决定励磁线圈产生磁场强弱，从而使工作区磁流变液具有不同的剪切屈服强度，以此控制离合器的接合程度。当电流较大时，如果离合器传递扭矩大于负载扭矩，则离合器处于接合状态；当电流较小时，离合器所传递扭矩小于负载扭矩，则离合器处于滑磨状态。

动力传递路线如下：

发动机——输入轴——输入筒6、7、8——输出筒11、12、输出轴外毂13——中间盘14、端盖17——输出轴22(动力输出)

控制路线如下：

输入电流——导电滑环21——励磁线圈16(产生磁场)——磁流变液工作区磁感应强度。

Claims (6)

1.一种多筒式磁流变离合器，其特征在于：包括一根输入轴，以及与输入轴通过焊接等方式固连的三个或多个输入筒；与输入筒同轴并且间隔放置的两个或多个输出筒，通过焊接等方式将输出筒固连在中间板上，中间板通过焊接等方式与输出轴外毂和输出轴固连并密封，防止工作区磁流变液流入线圈区域；通过螺栓将端盖与外毂和输出轴连接在一起，励磁线圈被密封在里面。

2.根据权利要求1所述的多筒式磁流变离合器，其特征在于：输入筒与输出筒之间有连通的间隙，间隙中充满磁流变液。不通电时，磁流变液处于自由流体状态，输入筒和输出筒之间通过液体的黏性力发生作用，传递扭矩很小，离合器处于分离状态；通电时，励磁线圈产生磁场，使工作区磁流变液发生磁流变效应，产生剪切应力，离合器处于滑磨或接合状态，实现动力从输入轴向输出轴的传递。

3.根据权利要求1所述的多筒式磁流变离合器，其特征在于：励磁线圈采用内置式，放置在磁流变液工作区侧面，与输出轴(或输入轴)同步旋转。磁力线垂直于工作间隙，产生的磁场磁路能最大程度地覆盖磁流变液工作区域。

4.根据权利要求1和2所述的多筒式磁流变离合器，其特征在于：采用了一个活塞和簧片组合(弹性机构)，用来消除磁流变液由于温度变化产生收缩或膨胀带来的不利影响。当磁流变液受热或遇冷发生膨胀或收缩时，推动活塞沿轴向运动，从而把热能转化为簧片(弹性机构)的弹性势能；热量散失后，簧片回复原位，防止密封失效。

5.根据权利要求1所述的多筒式磁流变离合器，其特征在于：为了规范磁路并使磁流变液工作区产生最大磁感应强度，输入轴、中间盘、活塞和端盖5采用绝磁(隔磁)材料，输入筒、输出筒、输出轴、输出轴外毂和端盖17采用高磁导率材料。

6.根据权利要求1所述的多筒式磁流变离合器，其特征在于：设计挡片19和螺栓20用来对轴承进行轴向定位。